(57)【要約】【課題】  ウェーハ上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ウェーハ１０１の発熱密度から算出した補正値を用いて、温度制御に用いる設定温度を補正して温度制御を行うことにより、ウェーハ１０１上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、電気的負荷印加時の発熱によるウェーハ温度と温度的負荷を印加するための制御温度との差を無くすことにより、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンインによるスクリーニングをすることができる。【選択図】  図１
2007066923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、
前記半導体ウェーハが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、
前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、
電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、
前記発熱密度から補正値を算出する工程と、
前記設定温度を前記補正値により補正して電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程と
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項２】
半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、
前記半導体ウェーハが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、
前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、
前記電気的負荷による前記半導体ウェーハでの消費電力を計測する工程と、
前記消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、
前記発熱密度から補正値を算出する工程と、
前記設定温度を前記補正値により補正して電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程と
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項３】
半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、
電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から得られる前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第１の発熱密度から第１の補正値を算出する工程と、
前記半導体ウェーハに前記第１の補正値により補正された設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、
前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、
前記電気的負荷による前記半導体ウェーハでの消費電力を計測する工程と、
前記計測された消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第２の発熱密度を求める工程と、
前記第２の発熱密度から第２の補正値を算出する工程と、
前記設定温度を前記第２の補正値により補正して電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程と
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項４】
複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、
前記半導体ウェーハの前記各エリアが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、
前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、
電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、
前記発熱密度から前記各エリアの補正値を算出する工程と、
前記設定温度を前記補正値により補正して前記エリア毎に電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程と
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項５】
複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、
前記半導体ウェーハの前記各エリアが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、
前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、
前記電気的負荷による前記半導体ウェーハの消費電力を計測する工程と、
前記消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、
前記発熱密度から前記各エリアの補正値を算出する工程と、
前記設定温度を前記補正値により補正して前記エリア毎に電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程と
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項６】
複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、
電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から得られる前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第１の発熱密度から第１の補正値を算出する工程と、
前記各エリアに前記第１の補正値により補正された設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、
前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、
前記電気的負荷による前記半導体ウェーハの消費電力を計測する工程と、
前記計測された消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第２の発熱密度を求める工程と、
前記第２の発熱密度から第２の補正値を算出する工程と、
前記設定温度を前記第２の補正値により補正して前記エリア毎に電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程と
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項７】
前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を、前記ウェーハ全面の平均で求めることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項８】
前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を、前記複数に分割されたウェーハのエリア毎の平均で求めることを特徴とする請求項４または請求項５または請求項６いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項９】
前記補正値を前記半導体ウェーハ全面または前記各エリアの発熱密度の関数として算出することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６または請求項７または請求項８いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項１０】
前記半導体ウェーハ上の各デバイスに対してあらかじめ前記センサからの距離に依存する重み定数を設定し、
前記補正値を良品のデバイスに設定された重み定数の和と前記半導体ウェーハまたは前記各エリアの発熱密度との積の関数として算出することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６または請求項７または請求項８いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項１１】
前記各デバイスの重み定数が、温度を測定する温度センサに最も近いデバイスとの間に存在するデバイスの数に対し単調減少することを特徴とする請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項１２】
前記各デバイスの重み定数が、温度を測定する温度センサに最も近いデバイスからの距離に対し単調減少することを特徴とする請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項１３】
前記距離がウェーハ平面方向の距離であることを特徴とする請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法。
【請求項１４】
半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン装置であって、
前記半導体ウェーハの温度を測定する温度センサと、
前記半導体ウェーハを加熱するヒータと、
前記半導体ウェーハを冷却する冷却源と、
前記半導体ウェーハの実温度と前記温度センサの測定温度の温度差を補正値として前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度より算出する温度補正値算出装置と、
前記温度センサで測定した半導体ウェーハの温度があらかじめ設定した設定温度を前記補正値で補正した温度になるように前記ヒータの加熱および前記冷却源の冷却を制御する温度調整器と、
前記デバイスの検査を行うテスターと
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項１５】
複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン装置であって、
前記各エリアに1つずつ備え、前記各エリアの半導体ウェーハ温度を測定する温度センサと、
前記各エリアに1つずつ備え、前記各エリアの半導体ウェーハを加熱するヒータと、
前記各エリアに1つずつ備え、前記各エリアの半導体ウェーハを冷却する冷却源と、
エリア毎の前記半導体ウェーハの実温度と前記温度センサの測定温度の温度差をエリア毎の補正値として前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度より算出する温度補正値算出装置と、
前記温度センサで測定した各エリアの半導体ウェーハの温度があらかじめ設定した設定温度を前記補正値で補正した温度になるように前記ヒータの加熱および前記冷却源の冷却を制御する温度調整器と、
前記デバイスの検査を行うテスターと
を有することを特徴とするウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項１６】
前記半導体ウェーハの発熱密度を、前記ウェーハ全面について求めることを特徴とする請求項１４または請求項１５いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項１７】
前記半導体ウェーハの発熱密度を、前記複数に分割されたウェーハの各エリアについて求めることを特徴とする請求項１５記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項１８】
前記発熱密度を消費電力の設計値から求めることを特徴とする請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項１９】
前記発熱密度を消費電力の測定値を良品率で割って求めることを特徴とする請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２０】
前記補正値を前記半導体ウェーハ全面または前記各エリアの発熱密度の関数として算出することを特徴とする請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２１】
前記補正値を、良品のデバイスにあらかじめ設定された前記センサからの距離に依存する重み定数の和と前記半導体ウェーハの発熱密度との積の関数として算出することを特徴とする請求項１６記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２２】
前記補正値を、良品のデバイスにあらかじめ設定された前記センサからの距離に依存する重み定数の和と前記各エリアの発熱密度との積の関数として算出することを特徴とする請求項１７記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２３】
前記重み定数が、前記温度センサに最も近いデバイスとの間に存在するデバイスの数に対し単調減少することを特徴とする請求項２１または請求項２２のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２４】
前記重み定数が、前記温度センサに最も近いデバイスからの距離に対し単調減少することを特徴とする請求項２２または請求項２３のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２５】
前記距離がウェーハ平面方向の距離であることを特徴とする請求項２４記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２６】
前記補正を電気的負荷印加後に行うことを特徴とする請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９または請求項２０または請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または請求項２５のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２７】
前記補正を電気的負荷印加時に行うことを特徴とする請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９または請求項２０または請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または請求項２５のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【請求項２８】
前記補正を電気的負荷印加前に行うことを特徴とする請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９または請求項２０または請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または請求項２５のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハに対して電気的負荷および温度的負荷を与えてスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般にバーンイン装置と呼ばれているスクリーニングテスト装置は、半導体ウェーハを分断して得られたＩＣチップをパッケージングした後、所定温度（例えば１２５℃）の熱雰囲気中において通電試験をして、潜在欠陥を顕在化させ、不良品のスクリーニングを行っている。
【０００３】
このような従来装置は、大きな恒温装置が必要で、発熱量が多いため、他の製造ラインとは分離して、別室において行う必要があり、ウェーハの搬送、装置への装着、脱着等の手間を要すること、パッケージングの後に不良品が発見されることから、無駄が生じること、又、チップをパッケージ化せず、いわゆるベアチップのまま実装するための品質保証されたベアチップの要求等により、チップ化される前のウェーハの段階でバーンインテストを行うことが望まれている。
【０００４】
このような要請に応えるためのバーンイン装置は、半導体ウェーハに熱負荷を加えるに際して、ウェーハを均一な温度に維持する必要がある。この目的の為、ウェーハの表裏両面にヒータを備えることにより半導体ウェーハを所定の目標温度に維持するようにした温度調節機能を備えたウェーハレベルバーンイン装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
従来のウェーハレベルバーンインにおける温度制御について図４を用いて説明する。
【０００５】
図４は従来のウェーハレベルバーンイン装置の概略図、図５（ａ）は従来のウェーハレベルバーンイン装置によって温度負荷が印加された時のウェーハ横方向での温度分布を示す図、図５（ｂ）は従来のウェーハレベルバーンイン装置によって温度負荷が印加された時のウェーハ縦方向での温度分布を示す図であり、図５により、各チップのウェーハ面上を直交する方向での温度分布を示している。
【０００６】
図４において、ウェーハ１０１はウェーハ保持用トレイ１０２に保持され、ウェーハ一括コンタクト可能なプローブ１０３により、電気的負荷を印加する基板１０４と接続され、電気的負荷印加、電気的信号発生及び信号比較機能を有したテスター１０５によって電気的負荷を印加される。温度的負荷は、温度調整用プレート１０６内に配置されたヒータ１０８、冷媒流路１０７に流される水、アルコール等の冷媒により温度調整用プレート１０６の温度を１２５℃等の設定温度にコントロールすることにより印加される。温度調整用プレート１０６の温度コントロールはトレイ１０２のウェーハを保持している面と逆の面に接触させた温度センサ１０９により計測された温度により、温度調整器１１０からヒータ１０８の発熱量および、冷媒流路１０７を流れる冷媒の温度および流量を制御することによって行われる。実際のウェーハレベルバーンインではヒータ１０８により室温から１２５℃等の設定温度まで加熱した後、テスター１０５によりウェーハ上のデバイスへの電気的負荷を投入し、温度調整用プレートにより温度制御を行い、設定温度を維持したまま、一定時間間隔でウェーハ上に形成されたデバイスが故障していないかテスター１０５で動作確認を行う。動作確認中は、テスター１０５による電気的負荷を切断し、動作確認用の電気的信号をデバイスへ印加することでデバイスを動作させる。そして、デバイスからの出力をテスター１０５でモニターし、電気的負荷、温度的負荷によりデバイスが故障していないか確認を行う。
【０００７】
ここで、半導体ウェーハ１０１の表面は、デバイスが形成されプローブ１０３とコンタクトしており、裏面はトレイ１０２により保持されている。その為、温度センサ１０９はトレイ１０２のウェーハを保持している面と逆の面に接触させ温度を測定している。また、ＩＣチップのチップサイズ縮小や印加電流の増大に伴い、ウェーハ上での電気的負荷印加時の単位面積当たりの発熱量が増加している。単位面積当たりの発熱量の増加により、目標温度維持の為の冷却によってウェーハから移動する熱流束が増大する為、熱が移動する方向への温度勾配が急になり、ウェーハ１０１の実温度と温度センサ１０９で測定した測定温度間での差が拡大する。その為、ウェーハ温度が温度的負荷を印加するための温度と差がついてしまう。
【０００８】
図５（ａ）の従来のウェーハレベルバーンイン装置によって温度負荷が印加された時のウェーハ横方向での温度分布を示す図，図５（ｂ）の従来のウェーハレベルバーンイン装置によって温度負荷が印加された時のウェーハ縦方向での温度分布を示す図から分かるように、従来のウェーハレベルバーンイン装置を用いて、設定温度１２５℃の温度負荷を印加した場合のウェーハ１０１上の実温度分布は、中央部分に行くほど高くなっている。また、温度制御を温度センサ１０９で測定される温度を基に行っているにもかかわらず、実際の温度は１２５℃から乖離している。
【０００９】
この温度差は、次に説明する２点によって生じる。
まず、ウェーハ保持用トレイ１０２が熱伝導率２００Ｗ／ｍ・Ｋの厚さ１０ｍｍのアルミニウムである時、従来の８インチウェーハで電気的負荷印加によるウェーハ１０１の発熱が４００Ｗ、すなわち発熱密度が１２．７４ｋＷ／ｍ２あった場合には、トレイ１０２の表裏での温度差は０．６℃となる。一方、３００ｍｍウェーハで発熱量が３ｋＷである場合すなわち発熱密度は４２．４６ｋＷ／ｍ２である場合にはトレイ１０２の表裏での温度差は２．１℃となる。
【００１０】
実際にはトレイの表裏での温度差の他に、ウェーハ１０１とウェーハ保持用トレイ１０２との接触面と、ウェーハ保持用トレイ１０２と温度センサ１０９との接触面で接触抵抗が存在し、その抵抗が発熱密度に比例する為温度差は更に拡大する。３００ｍｍウェーハで発熱量が３ｋＷである場合には、ウェーハ１０１と温度センサ１０９での温度差は約６℃となる。
【００１１】
以上より、図４の構成ではウェーハの温度を１２５℃近傍に保障することが困難となる。
【特許文献１】特開２０００−１３８２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の方法ではバーンインを行うウェーハへの電気的負荷は所定の電圧を印加することにより行われるのだが、その際にウェーハ上のデバイスに流れる電流は、同一品種デバイスにおいても対象ウェーハによりばらつきがあり、そのばらつきは、平均的なデバイスに流れる電流を１とすると、およそ１．５の電流が流れるデバイスもある。その為、ウェーハ上に形成されたデバイスの良品率が同じものでも、発熱量が大きく異なる場合がある。また、ウェーハ上に形成されたデバイスの内、前工程で不良と診断されたデバイスには電気的負荷が印加されない為、通電による発熱は発生しない。これらにより、温度センサの測定温度と実際の温度にずれが生じるため、ウェーハ温度を所望の温度に制御できなくなる場合があった。この温度のずれによってウェーハ温度が高くなってしまった場合、ウェーハに電気的負荷を印加するためのプローブの消耗が激しくなる、あるいは焼けるといった重大な損害を招く恐れがあるという問題点があった。また、温度が低くなってしまった場合、温度的負荷によるスクリーニングが不十分になり、市場に不良が流出してしまう恐れがあるという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するために、ウェーハ上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、ウェーハの温度を所望の温度に制御することでプローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のウェーハレベルバーンイン方法は、半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、前記半導体ウェーハが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、前記発熱密度から補正値を算出する工程と、前記設定温度を前記補正値により補正して電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載のウェーハレベルバーンイン方法は、半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、前記半導体ウェーハが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、前記電気的負荷による前記半導体ウェーハでの消費電力を計測する工程と、前記消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、前記発熱密度から補正値を算出する工程と、前記設定温度を前記補正値により補正して電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載のウェーハレベルバーンイン方法は、半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から得られる前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第１の発熱密度から第１の補正値を算出する工程と、前記半導体ウェーハに前記第１の補正値により補正された設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、前記電気的負荷による前記半導体ウェーハでの消費電力を計測する工程と、前記計測された消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第２の発熱密度を求める工程と、前記第２の発熱密度から第２の補正値を算出する工程と、前記設定温度を前記第２の補正値により補正して電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載のウェーハレベルバーンイン方法は、複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、前記半導体ウェーハの前記各エリアが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、前記発熱密度から前記各エリアの補正値を算出する工程と、前記設定温度を前記補正値により補正して前記エリア毎に電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載のウェーハレベルバーンイン方法は、複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、前記半導体ウェーハの前記各エリアが設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、前記電気的負荷による前記半導体ウェーハの消費電力を計測する工程と、前記消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を求める工程と、前記発熱密度から前記各エリアの補正値を算出する工程と、前記設定温度を前記補正値により補正して前記エリア毎に電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載のウェーハレベルバーンイン方法は、複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法であって、電気的負荷印加による前記半導体ウェーハの消費電力の設計値から得られる前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第１の発熱密度から第１の補正値を算出する工程と、前記各エリアに前記第１の補正値により補正された設定温度になるように温度的負荷を印加する工程と、前記半導体ウェーハに電気的負荷を印加する工程と、前記電気的負荷による前記半導体ウェーハの消費電力を計測する工程と、前記計測された消費電力を前記半導体ウェーハの良品率で割って前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の第２の発熱密度を求める工程と、前記第２の発熱密度から第２の補正値を算出する工程と、前記設定温度を前記第２の補正値により補正して前記エリア毎に電気的負荷印加時の温度的負荷の温度制御を行う工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を、前記ウェーハ全面の平均で求めることを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項４または請求項５または請求項６いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度を、前記複数に分割されたウェーハのエリア毎の平均で求めることを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６または請求項７または請求項８いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記補正値を前記半導体ウェーハ全面または前記各エリアの発熱密度の関数として算出することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６または請求項７または請求項８いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記半導体ウェーハ上の各デバイスに対してあらかじめ前記センサからの距離に依存する重み定数を設定し、前記補正値を良品のデバイスに設定された重み定数の和と前記半導体ウェーハまたは前記各エリアの発熱密度との積の関数として算出することを特徴とする。
【００２４】
請求項１１記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記各デバイスの重み定数が、温度を測定する温度センサに最も近いデバイスとの間に存在するデバイスの数に対し単調減少することを特徴とする。
【００２５】
請求項１２記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記各デバイスの重み定数が、温度を測定する温度センサに最も近いデバイスからの距離に対し単調減少することを特徴とする。
【００２６】
請求項１３記載のウェーハレベルバーンイン方法は、請求項１０記載のウェーハレベルバーンイン方法において、前記距離がウェーハ平面方向の距離であることを特徴とする。
請求項１４記載のウェーハレベルバーンイン装置は、半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン装置であって、前記半導体ウェーハの温度を測定する温度センサと、前記半導体ウェーハを加熱するヒータと、前記半導体ウェーハを冷却する冷却源と、前記半導体ウェーハの実温度と前記温度センサの測定温度の温度差を補正値として前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度より算出する温度補正値算出装置と、前記温度センサで測定した半導体ウェーハの温度があらかじめ設定した設定温度を前記補正値で補正した温度になるように前記ヒータの加熱および前記冷却源の冷却を制御する温度調整器と、前記デバイスの検査を行うテスターとを有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１５記載のウェーハレベルバーンイン装置は、複数のエリアに分割された半導体ウェーハ上の全てのチップを一括してコンタクトするプローブを用い、電気的負荷及び温度的負荷を前記半導体ウェーハ上のデバイスに与えて不良品のスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン装置であって、前記各エリアに1つずつ備え、前記各エリアの半導体ウェーハ温度を測定する温度センサと、前記各エリアに1つずつ備え、前記各エリアの半導体ウェーハを加熱するヒータと、前記各エリアに1つずつ備え、前記各エリアの半導体ウェーハを冷却する冷却源と、エリア毎の前記半導体ウェーハの実温度と前記温度センサの測定温度の温度差をエリア毎の補正値として前記半導体ウェーハの良品デバイス箇所の発熱密度より算出する温度補正値算出装置と、前記温度センサで測定した各エリアの半導体ウェーハの温度があらかじめ設定した設定温度を前記補正値で補正した温度になるように前記ヒータの加熱および前記冷却源の冷却を制御する温度調整器と、前記デバイスの検査を行うテスターとを有することを特徴とする。
【００２８】
請求項１６記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記半導体ウェーハの発熱密度を、前記ウェーハ全面について求めることを特徴とする。
【００２９】
請求項１７記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１５記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記半導体ウェーハの発熱密度を、前記複数に分割されたウェーハの各エリアについて求めることを特徴とする。
【００３０】
請求項１８記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記発熱密度を消費電力の設計値から求めることを特徴とする。
【００３１】
請求項１９記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記発熱密度を消費電力の測定値を良品率で割って求めることを特徴とする。
【００３２】
請求項２０記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９いずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記補正値を前記半導体ウェーハ全面または前記各エリアの発熱密度の関数として算出することを特徴とする。
【００３３】
請求項２１記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１６記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記補正値を、良品のデバイスにあらかじめ設定された前記センサからの距離に依存する重み定数の和と前記半導体ウェーハの発熱密度との積の関数として算出することを特徴とする。
【００３４】
請求項２２記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１７記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記補正値を、良品のデバイスにあらかじめ設定された前記センサからの距離に依存する重み定数の和と前記各エリアの発熱密度との積の関数として算出することを特徴とする。
【００３５】
請求項２３記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項２１または請求項２２のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記重み定数が、前記温度センサに最も近いデバイスとの間に存在するデバイスの数に対し単調減少することを特徴とする。
【００３６】
請求項２４記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項２２または請求項２３のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記重み定数が、前記温度センサに最も近いデバイスからの距離に対し単調減少することを特徴とする。
【００３７】
請求項２５記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項２４記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記距離がウェーハ平面方向の距離であることを特徴とする。
請求項２６記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９または請求項２０または請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または請求項２５のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記補正を電気的負荷印加後に行うことを特徴とする。
【００３８】
請求項２７記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９または請求項２０または請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または請求項２５のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記補正を電気的負荷印加時に行うことを特徴とする。
【００３９】
請求項２８記載のウェーハレベルバーンイン装置は、請求項１４または請求項１５または請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９または請求項２０または請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または請求項２５のいずれかに記載のウェーハレベルバーンイン装置において、前記補正を電気的負荷印加前に行うことを特徴とする。
【００４０】
これにより、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本発明のウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置によれば、ウェーハの発熱密度から算出した補正値を用いて、温度制御に用いる設定温度を補正して温度制御を行うことにより、ウェーハ上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、電気的負荷印加時の発熱によるウェーハ温度と温度的負荷を印加するための制御温度との差を無くすことにより、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンインによるスクリーニングをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるウェーハレベルバーンイン装置の概略図である。図１に示す本実施の形態１は、図４に示す装置構成に、温度補正値算出装置３０１を追加した構成である。
【００４３】
このような構成による本実施の形態１におけるウェーハレベルバーンインでは、予め、実験により、ウェーハ１０１上に形成されたデバイスへ電気的負荷を印加した時の、デバイスでの電力消費で発生する発熱によるウェーハ１０１の実温度と温度センサ１０９における測定温度との差を、ウェーハ１０１での単位面積当たりの発熱量すなわち発熱密度の関数として算出しておく。本実施の形態１では、
ΔＴ＝γ×Ｄ  （１）
と正比例の関係を用いている。ここで、ΔＴはウェーハ１０１の実温度と温度センサ１０９における測定温度との差、Ｄはウェーハ１０１での良品デバイス箇所の発熱密度、γはウェーハ１０１の実温度と温度センサ１０９における測定温度との差とウェーハ１０１での発熱密度に対する係数であり、予め温度センサが設置され所望の発熱密度で発熱が可能なウェーハを用いた実験により、各発熱密度における温度センサ１０９とウェーハ温度との関係から導出したものである。また、温度補正値算出装置３０１において、ウェーハレベルバーンインを行う各ウェーハについて、前工程でのウェーハ１０１上に形成されたデバイスの電気的導通試験結果を入手しておく。そして、温度センサ１０９の測定値に対して補正値を用いて補正した温度を用いて温度制御を行う。
【００４４】
具体的には、ウェーハをバーンインする際は、ヒータ１０８により室温から１２５℃まで加熱し、１２５℃安定後、テスター１０５からウェーハ上のデバイスへ電気的負荷を投入する。この電気的負荷印加直後、テスター１０５において印加している電気的負荷の電流を計測し、印加している電圧から電気的負荷によるウェーハ１０１上で消費されている電力を算出する。算出された消費電力の値は温度補正値算出装置３０１へ送られ、この値をウェーハ１０１上に形成されたデバイスの導通試験結果による良品率で割ることで、良品率が１００％である時のウェーハ１０１に形成されたデバイスでの消費電力が得られ、得られた良品率が１００％である時の消費電力をウェーハ１０１の面積で割ることでウェーハ１０１全面の平均での発熱密度が算出される。ここで、良品率１００％である時の消費電力を用いる理由は、ウェーハで１０１発生した熱がトレイ１０２を通過して温度調整用プレートから放熱される際の熱流束の大きさによってウェーハ１０１から温度センサ１０９への温度勾配及び、温度差が決まる為で、デバイスの良品率を１００％とした時の消費電力を用いることで、ウェーハ１０１から温度センサ１０９への温度勾配及び、温度差の最大値を算出し温度補正を行いウェーハ１０１の温度や、プローブ１０３が設定温度以上にならないようにする為である。得られた発熱密度より式（１）を用いて、ΔＴを算出し、温度補正値算出装置３０１から温度調整器１１０へ温度設定値を（１２５−ΔＴ）℃とするよう信号を送ることで、温度センサ１０９で測定される温度が（１２５−ΔＴ）℃となるよう温度制御され、それによりウェーハ１０１が１２５℃に温度制御されることになる。
【００４５】
本実施の形態１では、電気的負荷印加時のウェーハ１０１の消費電力を求めることで補正値を導出しているが、ウェーハ１０１の消費電力設計値からのバラツキが少ないものでは、消費電力設計値を基に補正値を導出してもよい。また、第１の補正値として消費電力設計値を基に算出した補正値を電気的負荷印加まで用い、電気的負荷印加後に電流測定から求められたウェーハ１０１の消費電力を基に第２の補正値を算出し補正を行ってもよい。冷却源として冷媒を使用しているが、ファン等の送風機によって作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際には温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。バーンインを行う温度を１２５℃としているが、バーンインの条件により１２５℃と異なる温度としてもよい。デバイスでの電力消費で発生する発熱によるウェーハ１０１の温度と温度センサ１０９における測定温度との差と、ウェーハ１０１での発熱密度の関係を式（１）の様に正比例としたが、装置条件によっては式（１）に定数項が含まれる等、他の関係式が成り立つことも考えられる。
【００４６】
このように、温度センサによる温度測定時の補正を、あらかじめ導出したウェーハの発熱密度の関数を用いて行うことにより、ウェーハ表面からトレイの上面までの温度差による、測定温度のオフセットなくすことができるため、温度制御を正確に行うことができ、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することが可能となる。
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における温度調整用プレートの分割の概略図、図６は本実施の形態２におけるウェーハレベルバーンイン装置の概略図である。
本発明の実施の形態２では、図１に示す構成のうち、温度調整用プレート１０６を図２に示すようにエリアａ〜エリアｂの５つのエリアに分割し、図６に示すようにそれぞれヒータ６０１、冷媒流路６０７、温度センサ４０９ａ〜４０９ｅ、温度調整器６１０及び、温度補正値算出装置６１１を独立に配置し、分割させたエリアごとに温度制御を行う構成としている。つまり、発熱密度による測定誤差に対応した実施の形態１に対して、実施の形態２では、さらに、ウェーハの各エリアでの発熱密度のバラツキにも対応している。
【００４７】
このような構成による本実施の形態２におけるウェーハレベルバーンインでは、予め、実験により、ウェーハ１０１上に形成されたデバイスへ電気的負荷を印加した時の、デバイスでの電力消費で発生する発熱によるウェーハ１０１の各エリアでの実温度と温度センサ４０９ａ〜４０９ｅにおける測定温度との差を、ウェーハ１０１の各エリアでの単位面積当たりの発熱量すなわち発熱密度の関数として算出しておく。本実施の形態２では、
ΔＴａ＝γａ×Ｄａ  （２−ａ）
ΔＴｂ＝γｂ×Ｄｂ  （２−ｂ）
ΔＴｃ＝γｃ×Ｄｃ  （２−ｃ）
ΔＴｄ＝γｄ×Ｄｄ  （２−ｄ）
ΔＴｅ＝γｅ×Ｄｅ  （２−ｅ）
と正比例の関係を用いている。ここで、ΔＴはウェーハ１０１の各エリアでの実温度と温度センサ４０９ａ〜４０９ｅにおける測定温度との差、Ｄａ〜Ｄｅはウェーハ１０１の各エリアでの良品デバイス箇所の発熱密度、γａ〜ｅはウェーハ１０１の各エリアの実温度と温度センサ４０９ａ〜４０９ｅにおける測定温度との差とウェーハ１０１の各エリアでの発熱密度に対する係数であり、予め温度センサが設置され所望の発熱密度で発熱が可能なウェーハを用いた実験により、各発熱密度における温度センサ４０９ａ〜４０９ｅとウェーハ温度との関係から導出したものである。また、温度補正値算出装置６１１において、ウェーハレベルバーンインを行う各ウェーハについて、前工程でのウェーハ１０１上に形成されたデバイスの各エリアでの電気的導通試験結果を入手しておく。そして、温度センサ４０９ａ〜４０９ｅの測定値に対して補正値を用いて補正した温度を用いて温度制御を行う。
【００４８】
具体的には、ウェーハをバーンインする際は、ヒータ６０８により室温から１２５℃まで加熱し、１２５℃安定後、テスター１０５からウェーハ上のデバイスへ電気的負荷を投入する。この電気的負荷印加直後、テスター１０５において印加している電気的負荷の電流を計測し、印加している電圧から電気的負荷によるウェーハ１０１の各エリアで消費されている電力を算出する。算出された消費電力の値は温度補正値算出装置６１１へ送られ、この値を各エリアでのウェーハ１０１上に形成されたデバイスの導通試験結果による良品率で割ることで、良品率が１００％である時のウェーハ１０１の各エリアに形成されたデバイスでの消費電力が得られ、得られた良品率が１００％である時の消費電力をウェーハ１０１の各エリアの面積で割ることでウェーハ１０１の各エリアの平均での発熱密度が算出される。ここで、良品率１００％である時の消費電力を用いる理由は、ウェーハで１０１発生した熱がトレイ１０２を通過して温度調整用プレートから放熱される際の熱流束の大きさによってウェーハ１０１から温度センサ１０９への温度勾配及び、温度差が決まる為で、デバイスの良品率を１００％とした時の消費電力を用いることで、ウェーハ１０１から温度センサ４０９ａ〜４０９ｅへの温度勾配及び、温度差の最大値を算出し温度補正を行いウェーハ１０１の温度や、プローブ１０３が設定温度以上にならないようにする為である。得られた発熱密度より式（２−ａ）〜式（２−ｅ）を用いて、ΔＴａ〜ΔＴｅを算出し、温度補正値算出装置６１１から温度調整器６１０へ温度設定値を（１２５−ΔＴa）〜（１２５−ΔＴｅ）℃とするよう信号を送ることで、温度センサ４０９ａ〜４０９ｅで測定される温度が（１２５−ΔＴａ）〜（１２５−ΔＴe）℃となるよう温度制御され、それによりウェーハ１０１の各エリアが１２５℃に温度制御されることになる。
【００４９】
本実施の形態２では、電気的負荷印加時のウェーハ１０１の各エリアの消費電力を求めることで補正値を導出しているが、ウェーハ１０１の各エリアの消費電力設計値からのバラツキが少ないものでは、消費電力設計値を基に補正値を導出してもよい。また、第１の補正値として消費電力設計値を基に算出した補正値を電気的負荷印加まで用い、電気的負荷印加後に電流測定から求められたウェーハ１０１の各エリアの消費電力を基に第２の補正値を算出し補正を行ってもよい。冷却源として冷媒を使用しているが、ファン等の送風機によって作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際には温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。バーンインを行う温度を１２５℃としているが、バーンインの条件により１２５℃と異なる温度としてもよい。デバイスでの電力消費で発生する発熱によるウェーハ１０１の各エリアの温度と温度センサ４０９ａ〜４０９ｅにおける測定温度との差と、ウェーハ１０１の各エリアでの発熱密度の関係を式（１）の様に正比例としたが、装置条件によっては式（１）に定数項が含まれる等、他の関係式が成り立つことも考えられる。さらに、本実施の形態２では各エリアで消費電力を求めているが、消費電力を実施の形態１の様にウェーハ１０１全体で求めることで補正値を算出し、温度制御は各エリアで行うという構成にしてもよい。
【００５０】
このように、温度センサによる温度測定時の補正を、あらかじめ導出したウェーハの発熱密度の関数を用いて行うことにより、ウェーハ表面からトレイの上面までの温度差による、測定温度のオフセットをなくすことができるため、温度制御を正確に行うことができ、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することが可能となる。
【００５１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、図１に示す実施の形態１と同様の装置構成を用いている。
本実施の形態３におけるウェーハレベルバーンインでは、温度センサ１０９とウェーハ１０１上に形成された各デバイスとの距離により、これらのデバイスが電力消費により発熱する際の温度センサ１０９による温度測定値とウェーハ１０１の実温度との差に与える影響が異なることを考慮して、予め温度センサが設置され所望の発熱分布、発熱密度で発熱が可能なウェーハを用いた実験により、各発熱分布、発熱密度における温度センサ１０９とウェーハ１０１の温度との関係から、温度センサ１０９からのウェーハ１０１の面方向の距離により、各デバイスに重み定数を設定する。つまり、発熱密度による測定誤差に対応した実施の形態１に対して、実施の形態３では、さらに、温度センサ付近での良品分布のバラツキによる誤差にも対応している。
【００５２】
本実施の形態３では、重み定数を設定する為の関数を
α＝ｅ−ｋｒ  （３）
としている。ここで、αは重み定数、ｒは温度センサ１０９からのウェーハ１０１の面方向の距離、ｋは係数で、この値が小さいほど温度センサ１０９から遠いデバイスによる発熱の影響を受けていることを表している。ここで、図７は本発明の実施の形態３における重み付けを示す概略図である。図７に示すように式（３）により各デバイスに重み付けされる。
【００５３】
そして、温度補正値算出装置３０１において、ウェーハレベルバーンインを行う各ウェーハについて、前工程でのウェーハ１０１上に形成されたデバイスの導通試験結果を入手し、各良品デバイスについてのαを式（３）を用いて算出して良品デバイスに設定されたαの和を求め、次式（４）によりウェーハ１０１と温度センサ１０９での温度計測値との差を求める。
【００５４】
ΔＴ＝（良品デバイスに設定されたαの和）×Ｈｒ  （４）
ここで、ΔＴはウェーハ１０１の実温度と温度センサ１０９における測定温度との差、Ｈｒはウェーハ１０１の発熱密度に比例する係数で、バーンイン対象ウェーハ１０１上に形成されたデバイスの良品率が１００％である時のウェーハ１０１の実温度と温度センサ１０９での温度測定値の差を、良品デバイスに設定されたαの和で割ることで算出される。式（３）、式（４）における、α、ｋ、Ｈｒはウェーハ１０１上に形成されるデバイス、およびバーンイン条件によりそれぞれ設定される。
【００５５】
ウェーハをバーンインする実際の処理時は、ヒータ１０８により室温から１２５℃まで加熱し、１２５℃安定後、テスター１０５からウェーハ上のデバイスへ電気的負荷を投入すると同時に、温度補正値算出装置３０１から温度調整器１１０へ温度設定値を（１２５℃−ΔＴ）℃とするよう信号を送り、温度センサ１０９での温度測定値が温度センサ１０９で測定される温度が（１２５−ΔＴ）℃となるよう温度制御され、それによりウェーハ１０１が１２５℃に温度制御されることになる。
【００５６】
本実施の形態３では式（３）におけるｒとして、温度センサ１０９からのウェーハ１０１の面方向の距離としているが、温度センサ１０９からウェーハ１０１上の対象デバイスまでの直線距離としてもよい。これにより、温度センサ１０９からのウェーハ１０１までの距離の誤差が小さくなる。さらに、本実施の形態３において、重み定数の設定方法として、温度センサからの距離の関数としているが、センサから最も近いデバイスを基準デバイスとし、基準デバイスからのデバイスの数によって設定してもよい。本実施の形態３では、電気的負荷印加時のウェーハ１０１の消費電力を求めることで補正値を導出しているが、ウェーハ１０１の消費電力設計値からのバラツキが少ないものでは、消費電力設計値を基に補正値を導出してもよい。また、第１の補正値として消費電力設計値を基に算出した補正値を電気的負荷印加まで用い、電気的負荷印加後に電流測定から求められたウェーハ１０１の消費電力を基に第２の補正値を算出し補正を行ってもよい。冷却源として冷媒を使用しているが、ファン等の送風機によって作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際には温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。バーンインを行う温度を１２５℃としているが、バーンインの条件により１２５℃と異なる温度としてもよい。また、電気的負荷印加後温度補正を行っているが、室温からの加熱時に補正を行ってもよい。式（３）、式（４）は、装置条件によっては他の関係式が成り立つことも考えられる。
【００５７】
このように、温度センサによる温度測定時の補正を、温度センサから良品デバイスまでの距離の関数をもとめ、この関数の全良品デバイスの総和を用いて行うことにより、温度センサ付近での良品分布のバラツキによる、温度補正値のずれを抑制することができるため、温度制御を正確に行うことができ、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することが可能となる。
（実施の形態４）
実施の形態４では図６に示す実施の形態２と同様の装置構成を用いている。
【００５８】
このような構成による本実施の形態４におけるウェーハレベルバーンインでは、各エリアにおいて、温度センサ４０９ａ〜４０９ｅとウェーハ１０１上に形成された各デバイスとの距離により、これらのデバイスが電力消費により発熱する際の温度センサ４０９ａ〜４０９ｅによる温度測定値とウェーハ１０１の実温度との差に与える影響が異なることを考慮して、予め温度センサが設置され所望の発熱分布、発熱密度で発熱が可能なウェーハを用いた実験により、各発熱分布、発熱密度における温度センサ４０９ａ〜４０９ｅとウェーハ１０１の温度との関係から、温度センサ４０９ａ〜４０９ｅからのウェーハ１０１の面方向の距離により、各デバイスに重み定数を設定する。つまり、温度センサ付近での良品分布のバラツキによる誤差に対応した実施の形態３に加え、ウェーハの各エリアでの発熱密度のバラツキにも対応している。ここで図３（ａ）は本発明の実施の形態４におけるエリアａでの重み付けを示す概略図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態４におけるエリアｂでの重み付けを示す概略図、図３（ｃ）は本発明の実施の形態４におけるエリアｃでの重み付けを示す概略図、図３（ｄ）は本発明の実施の形態４におけるエリアｄでの重み付けを示す概略図、図３（ｅ）は本発明の実施の形態４におけるエリアｅでの重み付けを示す概略図である。図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、各温度センサ４０９ａ〜４０９ｅそれぞれに対し、ウェーハ面と垂直の位置に前記温度的負荷の温度を制御するために使用する温度センサが存在するデバイス（図３中では斜線で図示）を基準として、この基準デバイスからのデバイスの数を基準にして、基準デバイスからのデバイスの数によって単調減少する重み定数αａ〜αｅを設定している。この方法を用いると、デバイスの大小に関係なく、基準デバイスを指定するだけで、重み定数を設定できる利点がある。
【００５９】
そして、温度補正値算出装置６１１において、ウェーハレベルバーンインを行う各ウェーハについて、前工程でのウェーハ１０１上に形成されたデバイスの導通試験結果を入手し、良品デバイスに設定されたαの和を求め、次式（５ａ）〜（５ｅ）によりウェーハ１０１の実温度と各温度センサ４０９ａ〜４０９ｅとの温度計測値との差ΔＴａ〜ΔＴｅを求める。
【００６０】
ΔＴａ＝（良品デバイスに設定されたαａの和）×Ｈｎａ  （５ａ）
ΔＴｂ＝（良品デバイスに設定されたαｂの和）×Ｈｎｂ  （５ｂ）
ΔＴｃ＝（良品デバイスに設定されたαｃの和）×Ｈｎｃ  （５ｃ）
ΔＴｄ＝（良品デバイスに設定されたαｄの和）×Ｈｎｄ  （５ｄ）
ΔＴｅ＝（良品デバイスに設定されたαｅの和）×Ｈｎｅ  （５ｅ）
ここで、ΔＴａ〜ΔＴｅはウェーハ１０１の実温度と温度センサ４０９ａ〜４０９ｅにおける測定温度との差、Ｈｎａ〜Ｈｎｅはウェーハ１０１の発熱密度に比例する係数で、バーンイン対象ウェーハ１０１上に形成されたデバイスの良品率が１００％である時のウェーハ１０１の実温度と温度センサ４０９ａ〜４０９ｅでの温度測定値の差を、良品デバイスに設定されたαａ〜αｅのそれぞれの和で割ることで算出される。式（５ａ）〜（５ｅ）におけるαａ〜αｅ、Ｈｎａ〜Ｈｎｅはウェーハ１０１上に形成されるデバイス、およびバーンイン条件によりそれぞれ設定される。
【００６１】
ウェーハをバーンインする実際の処理時は、各エリアのヒータにより室温から、消費電力設計値を元に求められたＨｎａ〜Ｈｎｅによって式（５ａ）〜（５ｅ）により算出されたΔＴａ〜ΔＴｅを用い、温度補正値算出装置６１１から温度調整器６１０へ温度設定値をそれぞれ（１２５−ΔＴａ）〜（１２５−ΔＴｅ）℃とするよう信号を送り、各エリアの温度センサでの温度測定値が（１２５−ΔＴａ）〜（１２５−ΔＴｅ）℃となるよう温度制御され、（１２５−ΔＴａ）〜（１２５−ΔＴｅ）℃安定後、テスター１０５からウェーハ上のデバイスへ電気的負荷を投入すると同時に、この電気的負荷印加直後、テスター１０５において印加している電気的負荷の電流を計測し、印加している電圧から電気的負荷によるウェーハ１０１上で消費されている電力を算出する。算出された消費電力の値は温度補正値算出装置６１１へ送られ、この値をウェーハ１０１上に形成されたデバイスの導通試験結果による良品率で割ることで、良品率が１００％である時のウェーハ１０１に形成されたデバイスでの消費電力が得られる。得られた消費電力から、ウェーハ１０１での発熱密度が算出される。Ｈｄａ〜Ｈｄｅはウェーハ１０１での発熱密度に比例することより、それぞれ値を修正し、式（５ａ）〜（５ｅ）を用いて、再度ΔＴａ〜ｅを算出し、温度補正値算出装置６１１から温度調整器１１０へ各エリアの温度設定値を（１２５−ΔＴａ）〜（１２５−ΔＴｅ）℃とするよう信号を送る。それにより、デバイス設計値からのデバイス形成時の処理のばらつきによる消費電力のばらつきが修正されより正確にウェーハ１０１が１２５℃に温度制御されることになる。本実施の形態４では、第１の補正値として消費電力設計値を基に算出した補正値を電気的負荷印加まで用い、電気的負荷印加後に電流測定から求められたウェーハ１０１の各エリアの消費電力を基に第２の補正値を算出し補正しているが、ウェーハ１０１の各エリアの消費電力設計値からのバラツキが少ないものでは、消費電力設計値を基にした補正のみ、電気的負荷印加時のウェーハ１０１の各エリアの消費電力を求めることでの補正のみとしてもよい。さらに、本実施の形態２では各エリアで消費電力を求めているが、実施の形態３の様にウェーハ１０１全体で消費電力を求めることで補正値を算出するという構成にしてもよい。
【００６２】
本実施の形態４では、冷却源として冷媒を使用しているが、ファンによって作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際には温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。バーンインを行う温度を１２５℃としているが、バーンインの条件により１２５℃と異なる温度としてもよい。また、電気的負荷印加後温度補正を行っているが、室温からの加熱時に補正を行ってもよい。式（５ａ）〜（５ｅ）は、装置条件によっては他の関係式が成り立つことも考えられる。
【００６３】
このように、温度調整プレートを複数のエリアに分割して、エリア毎に温度センサ，ヒータおよび冷却流路を備え、温度センサによる温度測定時の補正を、各温度センサから良品デバイスまでの距離の関数をもとめ、この関数の各エリアにおける全良品デバイスの総和を用いてエリア毎に行って、エリア毎に温度制御を行うことにより、温度制御を正確に行うことができるため、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によると、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンインを行うことができ、半導体ウェーハに対して電気的負荷および温度的負荷を与えてスクリーニングを行うウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるウェーハレベルバーンイン装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態２、４における温度調整用プレートの分割の概略図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態４におけるエリアａでの重み付けを示す概略図（ｂ）本発明の実施の形態３におけるエリアｂでの重み付けを示す概略図（ｃ）本発明の実施の形態３におけるエリアｃでの重み付けを示す概略図（ｄ）本発明の実施の形態３におけるエリアｄでの重み付けを示す概略図（ｅ）本発明の実施の形態３におけるエリアｅでの重み付けを示す概略図
【図４】従来のウェーハレベルバーンイン装置の概略図
【図５】（ａ）従来のウェーハレベルバーンイン装置によって温度負荷が印加された時のウェーハ横方向での温度分布を示す図（ｂ）従来のウェーハレベルバーンイン装置によって温度負荷が印加された時のウェーハ縦方向での温度分布を示す図
【図６】本発明の実施の形態２、４におけるウェーハレベルバーンイン装置の概略図
【図７】本発明の実施の形態３における重み付けを示す概略図
【符号の説明】
【００６６】
１０１    ウェーハ
１０２    ウェーハ保持用トレイ
１０３    プローブ
１０４    基板
１０５    テスター
１０６    温度調整用プレート
１０７    冷媒流路
１０８    ヒータ
１０９    温度センサ
１１０    温度調整器
３０１    温度補正値算出装置
４０９ａ    温度センサ
４０９ｂ    温度センサ
４０９ｃ    温度センサ
４０９ｄ    温度センサ
４０９ｅ    温度センサ
６０１    ヒータ
６０７    冷媒流路
６１０    温度調整器
６１１    温度補正値算出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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